(57)【要約】      （修正有）【課題】超砥粒ワイヤソーを用いて、加工液に浸漬した被加工物を高精度に切断加工する切断方法及び切断装置を提供する。【解決手段】超砥粒ワイヤソーの最大走行速度を６００ｍ／ｍｉｎ未満として切断加工する。加工液面から、超砥粒ワイヤソーが被加工物に作用する箇所までの深さは、少なくとも１０ｍｍ以上であることが好ましく、３０ｍｍ以上であることがより好ましい。そして、加工液槽の壁面は、超砥粒ワイヤソーに引っ張られて発生した加工液の流れが跳ね返らないように加工液面が広がる方向に傾斜していることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を加工液中に浸漬して、超砥粒ワイヤソーによって被加工物を切断する切断方法であって、
超砥粒ワイヤソーの最大走行速度は、６００ｍ／ｍｉｎ未満であることを特徴とする、超砥粒ワイヤソーによる切断方法。
【請求項２】
上記の最大走行速度は、１００ｍ／ｍｉｎ以上６００ｍ／ｍｉｎ未満であることを特徴とする、請求項１記載の超砥粒ワイヤソーによる切断方法。
【請求項３】
上記被加工物の加工後の高さ（Ｈ）と、加工後の厚み（Ｔ）の比（Ｈ／Ｔ）の値は、３０以上であることを特徴とする、請求項１または２記載の超砥粒ワイヤソーによる切断方法。
【請求項４】
加工液面から、超砥粒ワイヤソーが被加工物に作用する箇所までの深さは、少なくとも１０ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１から３記載の超砥粒ワイヤソーによる切断方法。
【請求項５】
上記被加工物が浸漬される加工液槽は、加工液面が広がる方向に壁面が傾斜していることを特徴とする、請求項１から４記載の超砥粒ワイヤソーによる切断方法。
【請求項６】
上記の傾斜は、傾斜角度θが１０〜８０度であることを特徴とする、請求項１から５記載の超砥粒ワイヤソーによる切断方法。
【請求項７】
請求項５または６記載の加工液槽を備えたことを特徴とする、超砥粒ワイヤソー切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工液中に浸漬した被加工物を超砥粒ワイヤソーにより高精度に切断する方法および超砥粒ワイヤソー切断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、遊離砥粒ワイヤソーによる切断方法では、以下の文献が知られている。
この発明は、被切断部材を加工液中に浸漬させた状態で切断加工できるようにし、また被切断部材の入側と出側でワイヤを浸漬方式により洗浄できるようにし、さらに加工液槽内の加工液および洗浄液槽内の各液をオーバーフローさせる方式を採用したもので、オーバーフロー方式の加工液槽と洗浄液槽を一体構造としたものを切断加工部の溝ローラ間に設置することによって、被切断部材の加工精度および切断能率の向上とワイヤの寿命延長、砥粒の持出しおよび飛散の防止、加工液の濃度および供給量の一定化と洗浄液の汚濁防止をはかったものである。すなわち、この発明に係るワイヤソーによる切断加工方法は、加工液中に被切断部材を浸漬する被切断部材押上げ台付き加工液槽と該加工液槽の前後に併設、またはワイヤの走行が一方向の場合、加工液槽の後に設置したワイヤ洗浄液槽を溝ローラ間に設け、ワイヤ群を各槽の側壁を貫通させてワイヤ洗浄液中および加工液中を通過させるとともに、ワイヤ洗浄液および被切断部材加工液をオーバーフローさせつつ被切断部材を切断加工することが記載されている。
（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
また別の遊離砥粒ワイヤソーによる切断方法では、以下の文献が知られている。
ワークにワイヤを押し付け、砥粒を分散煤に分散させてなる砥液をワークとワイヤとの間に介在させつつ、ワイヤをその軸方向に移動させてワークを切断するワイヤソーであって、砥液の流れが形成され、ワイヤが、流れが形成された砥液の液面下にて移動するように構成されている。例えばこのワイヤソーは、砥液を容器に供給し続けることにより、容器の上面開口部から砥液を連続的に溢れさせ、ワイヤが、この溢れている砥液の液面下にて移動するように構成されている。この場合、容器の側面上端に高所と低所を設け、砥液が低所にて溢れるように構成することもできる。また、容器の上面開口部においてワイヤを水平に移動させるようにガイドする一対のメインロールが、容器の両側に配置され、低所が、これらメインロール間で移動するワイヤの下方となる位置に形成され、これらメインロールの周面上端は、低所よりも高く、高所よりも低い位置に設定することもできる。
（例えば、特許文献２参照）
【０００４】
また、固定砥粒工具による切断方法としては、以下の文献が知られている。
被加工物を加工液中に浸漬し、電着ダイヤモンドブレードを往復させるとともに、この工具と被加工物の間に切削方向と略直交する方向の相対的な振動を与えて切削するものである。加工液が満たされた液槽と、この液槽内の底面に設けられ、被加工物を位置決め固定しこの被加工物を液面に対して略直交方向に上下動させる加工位置決め台と、複数の電着ダイヤモンドブレードが取り付けられた刃物取付枠と、この刃物取付枠を加工液中で液面と略平行に移動させるガイドレールと、このガイドレールに沿って刃物取付枠を往復させる駆動部とを備え、加工物位置決め台に、被加工物を液面に対して略直交方向に振動させるための手段を設けた被加工物の切断装置である。
（例えば、特許文献３参照）
【０００５】
そして、固定砥粒ワイヤソーによる切断方法では、以下の文献が知られている。
複数本のグルーブローラにワイヤを巻き掛けてワイヤ列を形成し、走行するワイヤ列にクーラント液を供給しながら被加工物を押し当てることにより、被加工物を多数枚のウエハに同時に切断する固定砥粒付ワイヤソーにおいて、インゴットを切断するワイヤ列の下側に配設され、その上面開放口がワイヤ列に近接した状態でクーラント液を貯留するクーラント液槽と、クーラント液槽にクーラント液を連続供給して上面開放口からクーラント液をオーバーフローさせるクーラント液供給手段と、から成り、クーラント液槽からオーバーフローするクーラント液の液中にワイヤ列を走行させることによりワイヤ列にクーラント液を供給するものである。
（例えば、特許文献４参照）
【０００６】
さらに、固定砥粒ワイヤソーによる切断方法では、以下の文献が知られている。
この発明は、水を主成分とする冷却液を用いて実行できる、固定砥粒ワイヤによる希土類合金の切断方法を提供するものである。芯線に砥粒を固着させたワイヤを用いる希土類合金の切断方法であって、希土類合金がワイヤによって切削される部分を２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ〜６０ｍＮ／ｍの範囲内にある水を主成分とする冷却液中に浸漬した状態で、ワイヤを走行させることによって希土類合金を切削する工程を包含することを特徴とするものである。この発明において、超砥粒ワイヤソーの走行速度は、６００ｍ／ｍｉｎから１５００ｍ／ｍｉｎの範囲であることが記載されている。
（例えば、特許文献５参照）
【０００７】
さらに別の、固定砥粒ワイヤソーによる切断方法では、以下の文献が知られている。
本発明による希土類合金の切断方法は、芯線に砥粒を樹脂層によって固着させたワイヤソーを用いる希土類合金の切断方法であって、希土類合金が前記ワイヤソーによって切削される部分を２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ〜６０ｍＮ／ｍの範囲内にある水を主成分とする冷却液中に浸漬した状態で、ワイヤソーを走行させることによって希土類合金を切削する工程を包含し、ワイヤソーとして、長さ方向において互いに隣接する砥粒間の平均距離が前記砥粒の平均粒径の１５０％以上４００％未満の範囲内にあり、砥粒が樹脂層の表面から突き出している部分の平均高さが砥粒の平均粒径の７０％以下であって、且つ、樹脂層の芯線に対する偏肉率が４０％以下であるワイヤソーを用いるものである。この発明において、超砥粒ワイヤソーの走行速度は、６００ｍ／ｍｉｎから１５００ｍ／ｍｉｎの範囲であることが記載されている。
（例えば、特許文献６参照）
【特許文献１】特開平２−１５２７６４号公報
【特許文献２】特開２００３−１６５０４６号公報
【特許文献３】特開平７−２３７１９９号公報
【特許文献４】特開平１１−１９８０２０号公報
【特許文献５】特開２００３−１９１１５８号公報
【特許文献６】特開２００３−３２６４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は、超砥粒ワイヤソーを用いて、加工液中に浸漬した被加工物を高精度に加工することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に従った超砥粒ワイヤソーによる切断方法は、被加工物を加工液中に浸漬して、超砥粒ワイヤソーによって被加工物を切断する切断方法であって、超砥粒ワイヤソーの最大走行速度は、６００ｍ／ｍｉｎ未満であることを特徴とする、超砥粒ワイヤソーによる切断方法である。
【００１０】
この発明に従った超砥粒ワイヤソーによる切断方法は、超砥粒ワイヤソーの最大走行速度は、１００ｍ／ｍｉｎ以上６００ｍ／ｍｉｎ未満であることが好ましい。
【００１１】
この発明に従った超砥粒ワイヤソーによる切断方法は、被加工物の加工後の高さ（Ｈ）と、加工後の厚み（Ｔ）の比（Ｈ／Ｔ）の値は３０以上である場合により効果的である。
【００１２】
この発明に従った超砥粒ワイヤソーによる切断方法は、加工液面から、超砥粒ワイヤソーが被加工物に作用する箇所までの深さは、少なくとも１０ｍｍ以上である場合により効果的である。
【００１３】
この発明に従った超砥粒ワイヤソーによる切断方法に用いる加工液槽は、加工液面が広がる方向に壁面が傾斜しているとより効果的である。
【００１４】
この発明に従った超砥粒ワイヤソーによる切断方法は、加工液槽の壁面の傾斜は、傾斜角度θが１０〜８０度であるとより効果的である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の超砥粒ワイヤソーによる切断方法によれば、加工液中に浸漬した被加工物を高精度に切断加工することができる。特に、インゴットを切断加工してウエハにするのに優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明に従った超砥粒ワイヤソーによる切断方法は、被加工物を加工液中に浸漬して、被加工物を切断する切断方法であって、超砥粒ワイヤソーの最大走行速度は、６００ｍ／ｍｉｎ未満であることを特徴とする。
この発明に用いる超砥粒ワイヤソーは、多数本の超砥粒ワイヤソーを被加工物に押しつけて超砥粒ワイヤソーを往復走行させながら、被加工物を一度に多数枚にスライシングする切断装置に用いられる。大きな直径のシリコンインゴットからのシリコンウエハのスライシングや、フェライト、ネオジウム磁石等の磁性材料の切断加工、光学ガラスの切断加工等に用いることができる。具体的には、メインローラの外周面には被加工物の切断寸法に応じて所定ピッチの溝が設けられている。超砥粒ワイヤソーはリールの外周面に巻かれている。一方のリールからガイドローラを経由して取り出された超砥粒ワイヤソーは、メインローラの溝に順次巻き付けられ、ガイドローラを経由して、他方のリールに巻き取られる。超砥粒ワイヤソーの張力は、左右に配置されたメインローラのトルクにより所定の値に設定される。超砥粒ワイヤソーをリールとの間で往復走行させながら、多数本の超砥粒ワイヤソーを被加工物に押しつけて、被加工物を一度に多数枚にスライシング加工する。このとき、被加工物とメインローラの溝にはノズルから加工液が供給される。
しかしながら、上記の特許文献１に記載されているように、被加工物を加工液に浸漬して加工する際には、加工液槽内に加工液の乱流が生じ、これが被加工物の切断精度を低下させる原因となることがあった。特に、超砥粒ワイヤソーの最高走行速度が６００ｍ／ｍｉｎ以上では、激しい加工液の乱流が発生し、多数本の超砥粒ワイヤソーを被加工物に押しつけて、被加工物を一度に多数枚にスライシング加工する際には、櫛状に切断された被加工物が乱流により振動し、切断精度を低下させることがあった。本発明者らは、この乱流を出来るだけ抑制して、高精度に切断加工するために、超砥粒ワイヤソーの最高走行速度は６００ｍ／ｍｉｎ未満とすることを見いだしたものである。
【００１７】
この発明に従った超砥粒ワイヤソーによる切断方法は、超砥粒ワイヤソーの最大走行速度は、１００ｍ／ｍｉｎ以上６００ｍ／ｍｉｎ未満であることが好ましい。
上述のように、超砥粒ワイヤソーの最高走行速度が６００ｍ／ｍｉｎ以上では、超砥粒ワイヤソーに引っ張られて、激しい加工液の流れが発生する。この状況下で、多数本の超砥粒ワイヤソーを被加工物に押しつけて、被加工物を一度に多数枚にスライシング加工する際には、櫛状に切断された被加工物が振動し、切断精度を低下させることがある。この理由により、超砥粒ワイヤソーの最大走行速度は、１００ｍ／ｍｉｎ以上６００ｍ／ｍｉｎ未満であることが好ましく、１００ｍ／ｍｉｎ以上５５０ｍ／ｍｉｎ以下であることがより好ましく、１００ｍ／ｍｉｎ以上５００ｍ／ｍｉｎ以下であることが最も好ましい。最大走行速度は、被加工物の材質、サイズ、切断条件により適宜決定する。一般的に、最大走行速度が低速である程、乱流の発生を少なくすることができる。ここで１００ｍ／ｍｉｎ以上と限定したのは、１００ｍ／ｍｉｎ未満では超砥粒ワイヤソーの切断能率が著しく低下するためである。
【００１８】
この発明に従った超砥粒ワイヤソーによる切断方法は、被加工物の加工後の高さ（Ｈ）と、加工後の厚み（Ｔ）の比（Ｈ／Ｔ）の値が３０以上である被加工物に適用することが好ましい。
被加工物の加工後の高さ（Ｈ）と、加工後の厚み（Ｔ）の比（Ｈ／Ｔ）の値が３０以上であるときに効果的であり、５０以上であるとより効果的であり、さらに７０以上であると最も効果的である。
【００１９】
この発明に従った超砥粒ワイヤソーによる切断方法は、加工液面から、超砥粒ワイヤソーが被加工物に作用する箇所までの深さは、少なくとも１０ｍｍ以上であることが好ましい。
超砥粒ワイヤソーが被加工物に作用する箇所の加工液の乱流を出来るだけ少なくするために、加工液面からの深さ（図１のＤ）は少なくとも１０ｍｍ以上であることが好ましい。深い程、加工液の乱流を少なくできるので、深さは３０ｍｍ以上であることがより好ましく、５０ｍｍ以上であることが最も好ましい。
【００２０】
この発明に従った超砥粒ワイヤソーによる切断方法に用いる加工液槽は、加工液面が広がる方向に壁面が傾斜していることが好ましい。
上記の特許文献１他に記載されているように、加工液槽の壁面が液面に対して垂直である場合には、超砥粒ワイヤソーに引っ張られて発生した加工液の流れが、壁面に衝突して跳ね返り、被加工物を振動させる。この理由により、跳ね返りを出来るだけ少なくするために、超砥粒ワイヤソーが横切る壁面は、加工液面が広がる方向に傾斜していることが好ましい。
【００２１】
この発明に従った超砥粒ワイヤソーによる切断方法に用いる加工液槽は、壁面の傾斜角度θが１０〜８０度であることが好ましい。
上述の加工液の跳ね返りを出来るだけ少なくするために、壁面の傾斜（図１示すθ）は１０〜８０度であることが好ましく、２０〜７０度であることがより好ましく、２０〜６０度であることが最も好ましい。加工液槽は、図２に示すように超砥粒ワイヤソーが加工液槽を通過できるように隙間を設ける。さらに、被加工物が切り込まれると、超砥粒ワイヤソーがたわんで加工液槽下部の壁面に溝を形成しながら切断加工が継続される。加工液槽の斜視図を図３に示す。超砥粒ワイヤソーが横切る方向の壁面は傾斜させるのが好ましい。またスラッジを排出するために、加工液槽下部に排出口を設けるのが好ましい。
【実施例１】
【００２２】
フェノール樹脂塗料（昭和高分子製、ＢＲＰ−５４１７）６５容量％と、粒径３０〜４０μｍ（平均粒径３２μｍ）のニッケル被覆ダイヤモンド砥粒（トーメイダイヤ株式会社製、ＩＲＭ−ＮＰ）６．５容量％と、平均粒径２．６μｍのダイヤモンド２２容量％を均一に混合した。さらに、この混合物に溶剤のクレゾールを加えて、塗料中の溶剤量を５０容量％とした。次に、この砥粒分散溶解液を外径０．１３ｍｍの銅めっきピアノ線に塗布し、この塗布された銅めっきピアノ線をダイスに通した後、炉内温度３００℃の焼き付け炉で焼き付け硬化させてダイヤモンドワイヤソーを製造した。得られたダイヤモンドワイヤソーの外径は０．１８ｍｍであり、焼き付け硬化により形成されたレジンボンド層の厚みは約２０μｍであった。
【００２３】
このダイヤモンドワイヤソーを図１に示す切断装置に取付けて、多結晶シリコン（１２５ｍｍＸ１２５ｍｍＸ１２５ｍｍ）を切断加工し、性能調査を行なった。切断装置のメインローラは、外径が２００ｍｍ、幅が１８０ｍｍであり、０．５ｍｍの溝ピッチで２００本の溝が外周面に設けられたものである。リールには、０．６ｍｍの巻きピッチでダイヤモンドワイヤソーが５０Ｋｍの長さ分、巻かれている。切断加工条件は、ダイヤモンドワイヤソーの最大走行速度を５５０ｍｍ／ｍｉｎ、切込み速度を１ｍｍ／ｍｉｎ、張力を２５Ｎ、水溶性研削液の供給を１００リットル／ｍｉｎとした。加工液面から、ダイヤモンドワイヤソーが被加工物に作用する箇所までの深さは、少なくとも５０ｍｍ以上とした。そして、加工液槽の壁面（２Ａ、２Ｂ）の傾斜角度θは、４５度とした。
【００２４】
このようにして切断加工された多結晶シリコンウエハ（１２５ｍｍＸ１２５ｍｍＸ０．３ｍｍ）の切断面のろ波最大うねり（Ｗｃｍ）は７０μｍであった。
【実施例２】
【００２５】
実施例１と同じ仕様のダイヤモンドワイヤソーを用いて、最大走行速度のみを４００ｍｍ／ｍｉｎとし、その他の条件は実施例１と同一で実験したところ、切断加工された多結晶シリコンウエハのろ波最大うねり（Ｗｃｍ）は５１μｍであった。
【実施例３】
【００２６】
実施例１と同じ仕様のダイヤモンドワイヤソーを用いて、最大走行速度のみを２００ｍｍ／ｍｉｎとし、その他の条件は実施例１と同一で実験したところ、切断加工された多結晶シリコンウエハのろ波最大うねり（Ｗｃｍ）は４７μｍであった。
【比較例１】
【００２７】
実施例１と同じ仕様のダイヤモンドワイヤソーを用いて、最大走行速度のみを６００ｍｍ／ｍｉｎとし、その他の条件は実施例１と同一で実験したところ、加工液の乱流が発生し、切断加工された多結晶シリコンウエハのろ波最大うねり（Ｗｃｍ）は１１５μｍであった。
【比較例２】
【００２８】
実施例１と同じ仕様のダイヤモンドワイヤソーを用いて、最大走行速度のみを８００ｍｍ／ｍｉｎとし、その他の条件は実施例１と同一で実験したところ、加工液の激しい乱流が発生し、切断加工された多結晶シリコンウエハのろ波最大うねり（Ｗｃｍ）は１４３μｍであった。
【実施例４】
【００２９】
実施例１と同じダイヤモンドワイヤソーを用いて、最大走行速度を５５０ｍ／ｍｉｎ、加工液面から、ダイヤモンドワイヤソーが被加工物に作用する箇所までの深さは、少なくとも１８０ｍｍ以上とし、その他の条件は実施例１と同一で実験した。切断加工された多結晶シリコンウエハのろ波最大うねり（Ｗｃｍ）は５８μｍであった。
【実施例５】
【００３０】
実施例１と同じダイヤモンドワイヤソーを用いて、最大走行速度を４００ｍ／ｍｉｎ、加工液面から、ダイヤモンドワイヤソーが被加工物に作用する箇所までの深さは、少なくとも１８０ｍｍ以上とし、その他の条件は実施例１と同一で実験した。切断加工された多結晶シリコンウエハのろ波最大うねり（Ｗｃｍ）は４５μｍであった。
【実施例６】
【００３１】
実施例１と同じダイヤモンドワイヤソーを用いて、最大走行速度を２００ｍ／ｍｉｎ、加工液面から、ダイヤモンドワイヤソーが被加工物に作用する箇所までの深さは、少なくとも１８０ｍｍ以上とし、その他の条件は実施例１と同一で実験した。切断加工された多結晶シリコンウエハのろ波最大うねり（Ｗｃｍ）は４３μｍであった。
【比較例３】
【００３２】
実施例１と同じダイヤモンドワイヤソーを用いて、最大走行速度を６００ｍ／ｍｉｎ、加工液面から、ダイヤモンドワイヤソーが被加工物に作用する箇所までの深さは、少なくとも１８０ｍｍ以上とし、その他の条件は実施例１と同一で実験した。切断加工された多結晶シリコンウエハのろ波最大うねり（Ｗｃｍ）は１０５μｍであった。
【比較例４】
【００３３】
実施例１と同じダイヤモンドワイヤソーを用いて、最大走行速度を８００ｍ／ｍｉｎ、加工液面から、ダイヤモンドワイヤソーが被加工物に作用する箇所までの深さは、少なくとも１８０ｍｍ以上とし、その他の条件は実施例１と同一で実験した。切断加工された多結晶シリコンウエハのろ波最大うねり（Ｗｃｍ）は１３９μｍであった。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の切断方法の一実施例を示す模式図である。
【図２】図１の側面模式図である。
【図３】図１の加工液槽の斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１：超砥粒ワイヤソー
２：加工液槽
２Ａ、２Ｂ：加工液槽の傾斜した壁面
３：加工液の液面
４：被加工物
５：切断機のテーブル
６Ａ、６Ｂ：加工液のノズル
７Ａ、７Ｂ：メインローラ
θ：壁面の傾斜角度
Ｄ：加工液面から、超砥粒ワイヤソーが被加工物に作用する箇所までの深さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006181688.tif 000005